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扩散电阻在从源到汇的整体传热过程中继续起着主导作用。

随着电子元件占地面积小和高功耗的趋势，需要在散热器的底部散热对于降低扩散电阻变得非常重要。

在一些应用中，如高功率激光器，可能需要有一个相当均匀的温度分布。在这种情况下，蒸汽室可以是解决这些问题的设计工具中的一个武器库。

蒸汽室基本上是一个中空的容器，其内壁覆盖着一个灯芯结构，部分在真空下充满液体。

热量被转移到热段（蒸发器），导致液体蒸发，从而将热量转移到冷却器表面（冷凝器），在那里它排斥热量到散热器，并冷凝回液体。

然后，液体通过排芯结构的表面张力作用返回到蒸发器，因此这个循环被重复。蒸汽室可以有不同的方式设计。它可以在设计时没有任何灯芯，也可以用纳米流体设计来提高其性能。在本文中，我们将介绍这样的设计选项。

实验表征无壁柱蒸汽室的性能。图1显示了它们的热扩散器蒸汽室。蒸汽室为300x300x100 mm。

腔室顶部和底板由5 mm厚的铜板制成。侧壁由石英玻璃制成，用于流动可视化。加热器放置在底表面，以蒸馏水为工作液，对80x80mm、100mmx200mm、100x80x300mm、80x300 mm尺寸的加热器进行实验。腔室的上部通过自然对流进行冷却。

图2显示了获得最低结温度和避免干燥所需的水量，因为干燥可能会降低蒸汽室对空心室的有效性。

在这种情况下，结温度定义为箔加热器中心的温度。蒸汽室的体积为8000毫升，水的最佳体积为2200毫升，约为可用体积的25%，这是填充蒸汽室和热管的标准体积。

图3显示了不同加热器尺寸和不同流体饱和温度下，蒸发器和底板中心水平Z线和冷凝器侧的温度分布。

结果表明，在不同尺寸的加热器和腔室两侧50℃和70℃的饱和温度下，温度分布相当均匀。但在冷凝器侧的分布更加均匀。

图4显示了蒸汽室的扩散阻力与同等尺寸的固体铜板的扩散阻力之比。

图中显示了一个几乎是数量级的减少扩展电阻然而，这张图可能会产生误导。通过增加散热器的基底厚度，扩散电阻降低，在一定厚度后，它实际上比蒸汽室更好。

另一项实验，在充满纳米颗粒的无柱蒸汽室散热器组件上进行了实验。图5显示了他们的实验示意图。

采用激光蒸发技术制备了纯度为99.5%的纳米颗粒。纳米颗粒由铜或铝制成，以去离子水为工作流体。

将去离子水和纳米颗粒的混合物在超声空化下保持30分钟，以确保混合物的均匀性。纳米颗粒的尺寸在70-130纳米处测量。

蒸汽室由铜制成，尺寸为78x64x5毫米。一个基本尺寸相似的风扇散热器和高度为23毫米，被连接在蒸汽室的冷凝器部分。去离子水的充填比为腔室体积的30%。

图6显示了为0.01%和0.1%重量比的纯水和铜纳米颗粒在不同功率输入下的蒸汽室的总热阻。

总热阻定义为蒸发器和冷凝器壁之间的温差除以功率。这张图清楚地表明，当水与纳米颗粒混合时，热阻较低。

图6还显示，将铜纳米颗粒的重量比从0.01%增加到0.1%可以降低热阻。分别降低0.01%和0.1%（10倍）时，热阻降低分别为8.3%和11.6 %。在0.01和0.1 %的重量比下，铝纳米颗粒的热阻分别降低了9.3和10.6%，也观察到类似的趋势。

热阻的提高大部分是通过引入纳米颗粒提高了蒸发器表面的传热系数，从而降低了蒸发热阻。

通过引入更多的纳米颗粒而进行的额外改进增加了混合物的导热性。在这种情况下，混合物的有效导热系数见图6。

纯水和纳米颗粒溶液的总阻力作为热输入的函数，在0.1%重量比下提高11%。了解热力学水平是可取的。其中是通过增加粒子而产生的收益递减的点。

尽管蒸汽室在减少扩散阻力方面很有用，但它的部署增加了制造成本。

必须小心确保不会发生。蒸汽室与散热器之间的接触应无空隙，以尽量减少界面电阻。

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